探寻上海天文馆2000吨钢结构悬挑下的施工秘密

释放双眼,带上耳机,听听看~!

全球最大的顶级天文馆——上海天文馆,是上海市十三五期间建设的一座大型科普展馆,上海天文馆建成后将与上海科技馆、上海自然博物馆共同构成“三馆合一”的大科普格局。建筑面积38164平方米,布展面积为12567平方米,由上海建工七建集团负责土建,上海建工装饰集团负责天文馆展示工程装饰布展,其展示内容全面,拥有最为丰富的天文藏品,营造身临其境的沉浸式体验,运用最为先进的展示手段,将建设成为建筑形态优美,全球规模最大的顶级天文馆。

一、施工难点

1、曲面劲性结构施工颇具难度

上海天文馆工程以多曲面、多异形造型的混凝土结构为主,曲面混凝土施工本身就有一定难度,而多曲面、大体量、内部穿插劲性结构的复杂工况下,针对异形曲面混凝土施工,要做到质量、安全双向保障,总体部署与施工动态部署的有机结合,各工序之间相互协调更是难度极高。尤其是壳体结构,其建筑形态形似一个倒扣的陶瓷碗,壳体结构总高度11.8m、底部直径50m、顶部直径33.5m、壁厚50cm,顶部内含环形钢结构梁,同时整个壳体结构作为球幕影院的支撑结构,将承受球幕影院700吨的荷载。

2、大跨度曲面钢结构施工精度要求高

鉴于项目的圆弧形外观造型,其钢结构也以整体圆弧作为主要方向,局部以折代曲。在此前提条件下,对钢结构设计与施工控制具有较高的要求,同时也增加了钢结构的施工风险。

以大悬挑钢结构为例,在观众入口处,包围着圆洞天窗的大悬挑从外观看像一顶巨大的遮阳帽帽檐,整个悬挑的跨度有61米,平面悬挑最大38.65米,这么大的跨度不仅是中国之最,连在世界上也是极其罕见的。

而这个大悬挑还重达2000多吨,可以想象若一头成年非洲象的体重为4吨,则这只大悬挑比500头成年非洲象的体重都要重,除了大悬挑的自重外,它还要承担展品和游客的重量,如何在保障安全的前提下保证由近千个不同形状、不同尺寸构件组成的大悬挑安装精度?如何将大悬挑安装在钢骨剪力墙核心筒上并安全卸载?

大悬挑结构由二层双向桁架结构组成,两侧与钢骨剪力墙核心筒结构体系相连,外侧为单排四层桁架立柱和外弧桁架结构。主体结构形式由埋入地下室的钢骨劲性柱(劲性梁)、下层桁架平台、屋面层桁架平台、洞口结构、外弧结构及部分钢板墙组成。因此从钢结构的施工组织、动态部署,到具体的质量管控、节点深化、工期控制等都是关键要素。

3、悬空球幕影院钢结构安装难度大

一楼直径30米的悬空球幕影院也是全馆的一大亮点,球体的内部由大量钢结构组成,因钢环梁内置于砼梁内部,钢骨梁的截面又大且为环形,所以施工难度非常大。团队根据钢梁分段点位置进行排架的加密加固,在木模板上部放置支承架以便H型环梁于现场进行对接。

根据现场布设的塔机的性能参数,对球幕影院钢结构杆件进行合理分析计算,在满足塔机性能参数的情况下,进行单元件组合后再进行安装;上部钢结构安装前于内部搭设满堂脚手架作为操作平台,以确保上部结构的安装和安全保障。

4、倒穹顶劲性混凝土柱施工难度大

顺着200多米的旋转步道,在三楼看到了倒转穹顶,这个与常规穹顶相反的构造让人仿佛置身于一个大碗之中。这是对古罗马穹顶式天窗的现代创意改造,既起到了引导日光进入中庭的功能,又能在夜间观星时起到再造地平线的作用(因为穹顶是下凹的,可以有效地阻挡周围地面灯光的影响,形成一个类似在山谷中观测的效果,想进行夜间观测的游客可以上到穹顶平台)。

倒穹顶施工中最难的就是 “三脚架”劲性混凝土柱,全高为26.00米。向外倾斜19°~60°,斜长26.67~30.31米,“且三脚架”柱均为曲面倾斜,为了保证结构的稳定与安全,团队通过商议,决定在施工时采用优质镀塑光面胶合板,异型部位采用型钢微弯焊接加固方式等体系,采用自密实混凝土确保了劲性混凝土柱的密实度,同时采用BIM模型技术,对模板支撑进行细部放样定位,劲性混凝土柱安装及钢筋绑扎等工况模拟,以此确保了结构架体的稳定性和倒穹顶结构造型。

二、上海天文馆的关键技术措施

1、异形曲面钢骨混凝土施工技术

针对壳体结构的施工特点,结合各种因素,系统分析各种不利工况与复杂的边界条件,集成应用各类技术手段研究科学合理的设计思路与方法,在统筹兼顾并有利于过程动态控制的前提下,不断优化设计提高符合实际工况的设计精确性与安全性。最终采用钢管扣件支撑体系及木模板弯曲拼接的施工工艺,结合BIM技术施工模拟技术分段施工,以保证曲面混凝土施工从整体到局部的稳定和周边环境的相对安全。

2、大跨度双层双向桁架加双旋多曲面空间钢结构施工技术

针对大悬挑结构的特难点,将整个大悬挑钢结构施工分为六大部分:立柱、二层内外弧桁架、二层平面桁架、屋面层内外弧桁架、屋面层平面桁架、外挑弧桁架。同时根据现场实际工况选定以先二层、后屋面、最后外挑桁架的顺序进行施工。施工前由BIM技术进行各部分的连接节点深化及空间尺寸的细化,杆件加工后在工厂进行预拼装和偏差构件的再加工。

运至施工现场后,再根据区域分段设置施工胎架进行拼接。为了减少现场的拼接误差,过程中除了现场两台塔机配合施工外,另外配置一台350吨履带吊进行吊装施工。将现场拼接多构件的情况大幅减少,避免焊接工艺产生的质量缺陷,从而影响钢结构整体的偏差。

上海建工装饰集团天文馆展示工程装饰布展总包项目部从进场开工的那一刻开始以上海天文馆布展项目建设为载体,整合该领域全产业链的优质资源,结合全国最顶尖专业的展陈服务商进行研究创新,在展览、模型场景、道具机械、灯光舞美、多媒体、AR/VR、建声、影视动画、智能交互、传感科技、多维电影、自动化集成等多种展览展示表现手段进行创新突破。

该项目包括装饰布展工程深化设计和施工,包括消防、安防、二次综合布线、音效、图文及灯光6家专业分包工程,除此以外还包括建设单位另行采购的独立承包项目(展品展项开发、球幕影院设备、天文观测设备、室内公共空间艺术品等内容)的施工配合及管理。本项目共有约291个展项,约33家全国顶尖展陈服务商。

为更好的服务于展项,将展项所表现的内容通过布展环境更好的展现出来,从项目之初就重视与展项单位的技术交底与沟通,前后共开展了不下百次的专项交底沟通会,第一时间对各展项的提资进行详细的梳理及确认,这将是超大展陈馆最终呈现效果的关键管理工作。

同时工作室和项目部将各展项实施的关键时间节点进行了梳理,重点把控展项初步设计交底、深化设计完毕成果交底、现场点位四方复核并确认、隐蔽验收前现场点位空间尺寸确认、饰面材料完成后的现场验收等关键节点,将展项单位的反馈情况结合各展区各区域的布展饰面完成节点进行综合协调,在会议室张贴展项关键节点跟踪表,在项目实施过程中动态的跟踪各展项的完成情况。

通过上海天文馆布展项目的日常沟通交流和管理过程,整合全国超大展陈馆的全产业链的顶尖资源,为更好服务于项目内容展示,对展示手法、展示技术、展项互动、安装节点及环境渲染等多个方向进行优化创新。

行业人物行业观察

广东省优秀共产党员冯清川:26年坚守钢结构智造第一线

2021-7-16 19:08:42

建筑厂房

越南二元体系亭设计,巩固历史古迹的遗产价值 / Le Studio Architects

2021-7-14 17:30:39

0 条回复 A文章作者 M管理员
    暂无讨论,说说你的看法吧
个人中心
购物车
优惠劵
今日签到
有新私信 私信列表
搜索